Parámetros Tróficos y Dinámica de la Energía

Los parámetros tróficos son variables matemáticas que permiten cuantificar la transferencia de materia y energía en el ecosistema.

Definiciones Clave

• Biomasa (B): Es la cantidad de materia almacenada en un organismo, nivel trófico o ecosistema.
• Producción (P): Es el incremento de biomasa que experimenta un organismo, nivel trófico o ecosistema por unidad de tiempo.

Cálculo de la Producción Neta

La Producción Neta (PN) se calcula restando el gasto respiratorio (R) a la Producción Bruta (PB):

PN = PB – R

• Productividad (p): Es la relación entre la producción (P) de un organismo, nivel trófico o ecosistema y la biomasa (B) mantenida por unidad de superficie.

Fórmula de Productividad

La productividad nos da una idea de la capacidad de producción de los niveles tróficos:

p = P / B

Pirámides Ecológicas

Las pirámides ecológicas son representaciones gráficas de los niveles tróficos de un ecosistema. Cada nivel se representa con un rectángulo, apilado sobre el rectángulo del nivel anterior, dando forma de pirámide.

Tipos de Pirámides

• Pirámides de Números: Representan el número de organismos que hay en cada nivel trófico. No son muy informativas y pueden estar invertidas.
• Pirámides de Biomasa: Representan la cantidad de materia de los organismos de un nivel trófico. Son más informativas, pero pueden estar invertidas, sobre todo en los ecosistemas acuáticos debido al plancton.
• Pirámides de Energía: Representan la energía de cada nivel trófico que puede ser empleada por el siguiente nivel. Esta pirámide nunca puede estar invertida debido a la regla del 10% (pérdida de energía en cada transferencia).

Ciclos Biogeoquímicos

Un ciclo biogeoquímico es el recorrido que sigue un elemento químico esencial en la naturaleza.

Ciclo del Nitrógeno

El nitrógeno constituye el 78% de la atmósfera y es un bioelemento esencial para los seres vivos, aunque solo algunas especies son capaces de incorporarlo directamente al proceso biogeoquímico.

Etapas del Ciclo del Nitrógeno

1. Fijación del Nitrógeno Atmosférico: Bacterias fijadoras de nitrógeno convierten el N₂ atmosférico en amoniaco (NH₃).
2. Nitrificación: Bacterias nitrificantes oxidan el amoniaco (NH₃) a nitritos (NO₂⁻) y luego a nitratos (NO₃⁻).
3. Asimilación del Nitrógeno: Las raíces de las plantas absorben los nitratos para sintetizar proteínas vegetales.
4. Alimentación: Los animales consumen las plantas, transformando las proteínas vegetales en proteínas animales.
5. Amonificación: Bacterias descomponedoras transforman los excrementos y desechos orgánicos en amoniaco en el suelo.
6. Desnitrificación: Bacterias desnitrificantes reducen los nitratos (NO₃⁻) a nitrógeno atmosférico (N₂).

Ciclo del Carbono

El carbono es un elemento esencial en las moléculas orgánicas. En la materia inorgánica se encuentra en rocas calizas o en el aire como dióxido de carbono (CO₂).

Etapas del Ciclo del Carbono

• Fotosíntesis: Algas, plantas y bacterias autótrofas capturan el CO₂ y lo transforman en su propia materia orgánica.
• Alimentación: Los animales ingieren carbono a través de las moléculas orgánicas.
• Respiración/Fermentación: Productores, consumidores y descomponedores devuelven CO₂ a la atmósfera.
• Formación de Combustibles Fósiles: Restos de seres vivos, mediante transformación química por bacterias anaerobias, se convierten en combustibles fósiles (carbón, petróleo).
• Procesos Naturales que Enriquecen el CO₂ Atmosférico: Combustión de materia vegetal y emisión de CO₂ por erupciones volcánicas.
• Procesos que Eliminan CO₂ de la Hidrosfera: Formación de caparazones a partir de CO₂ y precipitación de carbonato cálcico (formando rocas calizas en aguas poco profundas).

Dinámica y Estabilidad del Ecosistema

Sucesión Ecológica

La sucesión ecológica es el fenómeno por el cual se produce una transición gradual de una comunidad de organismos a otra.

Consecuencias de la Sucesión

• Aumento de la biodiversidad.
• Mayor desarrollo del suelo.
• Mayor complejidad de las redes tróficas.
• Aumento de la biomasa y disminución de la productividad (debido a un mayor gasto respiratorio).

Tipos de Sucesiones

• Sucesiones Primarias: Ocurren en un biotopo sin biocenosis previa (ej. roca desnuda).
• Sucesiones Secundarias: Ocurren sobre una comunidad ya existente que ha sido modificada o perturbada (ej. incendio, tala indiscriminada).

Clímax y Homeostasis

• Clímax: Es el estado final donde se alcanza la biodiversidad máxima para determinadas condiciones ambientales. Es la biocenosis final, aunque no es estática. Cuando hay un retroceso del ecosistema, se denomina regresión.
• Homeostasis: Es el conjunto de mecanismos de autorregulación que permiten mantener la estabilidad de un ecosistema frente a los cambios que se producen en él.

Medio Ambiente, Impacto y Desarrollo Sostenible

Medio Ambiente e Impacto

• Medio Ambiente: Es el conjunto de factores físicos, químicos, biológicos y sociales que componen nuestro entorno y que influyen sobre nuestra vida y nuestras actividades.
• Impacto Ambiental: Es la degradación de cualquier factor del medio ambiente producida por las actividades humanas.

Principales Impactos Ambientales

• Pérdida de biodiversidad.
• Deforestación y desertificación.
• Contaminación.
• Acumulación de residuos.

Desarrollo Sostenible

El Desarrollo Sostenible es aquel que permite satisfacer las necesidades humanas conservando el medio ambiente, sin afectar la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades.

Objetivos del Desarrollo Sostenible

Para lograr la sostenibilidad, debemos:

• Frenar la sobreexplotación de recursos naturales (evitar el agotamiento de recursos no renovables y explotar con moderación los renovables).
• Reducir la contaminación.
• Resolver el problema de los residuos.
• Proteger los espacios naturales.
• Evitar las desigualdades sociales.

Acciones Perjudiciales para la Biosfera

La forma en que se explota la biosfera actualmente no es sostenible. Las acciones más perjudiciales incluyen:

1. Sobreexplotación: Extracción de seres vivos sin dar tiempo a que se recuperen (ej. pesca no selectiva).
2. Ocupación de Espacios Naturales: Uso de bosques como zonas de cultivo o zonas costeras como granjas marinas.
3. Contaminación del Medio: Causada por gases de combustibles, pesticidas, fertilizantes y excrementos de la ganadería que llegan al agua y a los suelos.
4. Introducción de Nuevas Especies: Criar o cultivar seres vivos en regiones de las que no proceden, lo que puede desequilibrar los ecosistemas locales.

Desertización y Desertificación

• Desertización: Proceso natural por el cual una región pierde la cubierta vegetal, el suelo por erosión, aumenta la aridez y acaba transformándose en un desierto.
• Desertificación: Es el proceso de desertización causado por el ser humano. Suele ser provocado por el abandono de tierras agrícolas, el pastoreo excesivo o el agotamiento del suelo.

Recursos Hídricos y Energéticos

El Agua como Recurso Limitado

Aunque la cantidad de agua del planeta es muy grande y se renueva constantemente por el ciclo hidrológico, solo usamos agua dulce, que constituye apenas el 3% del agua total. Además, la mayor parte de esta agua dulce se encuentra en forma de hielo o agua subterránea, limitando la cantidad disponible para el consumo humano.

Factores que Limitan el Agua Disponible (H₂O)

• Distribución Irregular: Tanto en el tiempo (sequías) como en el espacio (zonas áridas).
• Consumo Humano: Extraemos y contaminamos el agua a un ritmo mayor del que se recicla y depura naturalmente.

Fuentes de Energía y su Impacto

Los seres humanos gastamos mucha energía para calor, electricidad y movimiento. Los métodos para obtener energía tienen ventajas, inconvenientes e impacto ambiental.

Fuentes de Energía No Renovables

Son fáciles de obtener y usar, pero generan residuos y tienen un alto impacto.

• Combustibles Fósiles (Carbón, Petróleo y Gas Natural): Son la principal fuente de energía actual. Producen residuos como CO₂ (afectando el ciclo del carbono), óxidos de azufre y nitrógeno, y partículas de hollín.
• Fisión Nuclear: Ruptura de núcleos de átomos radiactivos, utilizada en centrales nucleares. Genera residuos peligrosos de difícil gestión.

Fuentes de Energía Renovables

Se usan cada vez más y son más respetuosas con el medio ambiente, aunque suelen ser menos potentes y versátiles.

• Energía Solar: Aprovechamiento de la radiación solar.
• Energía Eólica: El aire mueve aerogeneradores que transforman el movimiento en electricidad.
• Energía Hidroeléctrica: Genera electricidad con el movimiento del agua.
• Energía Biomasa: Sustancias y materiales de origen vegetal usados como combustible.
• Energía Geotérmica: Aprovecha el calor del interior de la Tierra para calefacción o para producir electricidad.
• Energía de Hidrógeno: Este elemento emite energía al reaccionar con el O₂. Con pilas de hidrógeno produce electricidad y emite vapor de agua a la atmósfera.

Cambio Climático

El CO₂ liberado por la quema de combustibles fósiles no es absorbido completamente por el ciclo natural del carbono, lo que aumenta la cantidad de este gas en la atmósfera. Esto provoca un mayor efecto invernadero, generando un cambio climático con las siguientes consecuencias:

• Incremento de sequías.
• Mayor frecuencia de desastres naturales (lluvias torrenciales, huracanes).
• Deshielo progresivo y aumento del nivel del mar.
• Cambios drásticos en los ecosistemas.

Residuos

Los residuos son objetos o materiales que desechamos por considerar que ya no son útiles o no cumplen su función original.